RU2254190C1

RU2254190C1 - Hollow part shaping method

Info

Publication number: RU2254190C1
Application number: RU2003136969/02A
Authority: RU
Inventors: В.В. Голуб (RU); В.В. Голуб; В.Г. Егоров (RU); В.Г. Егоров; Ю.А. Невструев (RU); Ю.А. Невструев
Original assignee: Егоров Владислав Геннадьевич
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-06-20

Abstract

FIELD: plastic working of metals, namely processes for forming hollow particles of tubular blanks.

SUBSTANCE: method comprises steps of forming part of tubular blank due to force action upon lateral surface of blank; before forming part flattening tubular blank for imparting to it elliptical cross section with small axis of ellipse not exceeding diameter of less branch of ready part; after forming part, if necessary sizing lateral surface and branches of ready part. Invention provides forming process at directional displacement of material of tubular blank to yielding zone along shortest path.

EFFECT: enlarged manufacturing possibilities, enhanced quality of hollow parts formed of tubular blanks.

12 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам формообразования полых изделий из трубных заготовок.The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of forming hollow products from tube blanks.

Известен способ формообразования тройников (Руководящий технический материал РТМ 1.4.1999-90 «Производство сварного высокоресурсного трубопровода». - М.: НИАТ, 1992. - С.104-105, аналог), в котором для формовки в штампах готовых изделий с минимальным изменением толщины стенки подают в очаг деформации материал трубной заготовки в объеме, соответствующем объему формуемого отвода тройника, причем весь подаваемый материал сосредоточен в скосах, выполняемых в торцевых частях трубной заготовки. С применением известного способа изготавливают тонкостенные равнопроходные тройники с одним отводом. Недостатком способа является невозможность получения тройников с несколькими отводами, а также качественных особо тонкостенных неравнопроходных тройников из-за разрывов материала на готовых изделиях, являющихся следствием чрезмерных сил трения металла о стенки матрицы при его перемещении от торцов трубной заготовки в отвод. Для реализации способа необходимо специализированное оборудование.A known method of forming tees (Guiding technical material RTM 1.4.1999-90 “Production of welded high-resource pipeline.” - M .: NIAT, 1992. - P.104-105, analogue), in which for molding in the dies of finished products with minimal change the wall thickness is fed into the deformation zone the material of the tube billet in the volume corresponding to the volume of the formed branch of the tee, and all the feed material is concentrated in the bevels made in the end parts of the tube billet. Using the known method, thin-walled equal bore tees with one tap are manufactured. The disadvantage of this method is the inability to obtain tees with several bends, as well as high-quality especially thin-walled unequal tees due to material breaks on finished products, which are the result of excessive friction forces of the metal on the matrix wall when it is moved from the ends of the pipe billet to the branch. To implement the method requires specialized equipment.

Известен способ формообразования полых деталей путем обжима труб в штампах (Горбунов М.Н. Штамповка деталей из трубчатых заготовок. - М.: Машгиз, 1960. - С.63, 71 (фиг.29 а) прототип, включающий формование детали в виде переходника из трубной заготовки путем силового воздействия на боковую поверхность последней. Недостатком известного способа является малый коэффициент разнопроходности формуемых переходников из тонкостенных трубных заготовок, т.к. процесс формообразования сопровождается значительным утонением стенки трубной заготовки в переходной конусной зоне вследствие недостатка материала для оформления готовой детали.A known method of forming hollow parts by crimping pipes in dies (Gorbunov M.N. Stamping parts from tubular blanks. - M .: Mashgiz, 1960. - P.63, 71 (Fig. 29 a) prototype, including molding the parts in the form of an adapter A drawback of the known method is the low coefficient of heterogeneity of the molded adapters from thin-walled pipe billets, since the forming process is accompanied by a significant thinning of the wall of the pipe billet in the transition bottom conical area due to lack of material for decoration of the finished part.

Технический результат: расширение технологических возможностей за счет направленного перемещения материала трубной заготовки в пластическую зону кратчайшим путем, повышение качества.Effect: the expansion of technological capabilities due to the directed movement of the material of the pipe billet in the plastic zone in the shortest way, improving quality.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе формообразования полых деталей, включающем формование детали из трубной заготовки путем силового воздействия на боковую поверхность последней, перед формованием трубную заготовку сплющивают до придания ей эллипсообразного поперечного сечения, величина меньшей оси которого не превосходит диаметра меньшего отвода готовой детали, а после формования, при необходимости, калибруют боковую поверхность и отводы готовой детали.The technical result is achieved due to the fact that in the known method of forming hollow parts, including forming a part from a tube stock by force acting on the lateral surface of the latter, the tube blank is flattened before being formed into an elliptical cross section, the smaller axis of which does not exceed the diameter of the smaller outlet finished part, and after molding, if necessary, calibrate the side surface and bends of the finished part.

Сплющивание трубной заготовки до придания ей эллипсообразного поперечного сечения непосредственно перед операцией формообразования способствует сосредоточению избыточного объема материала в зоне интенсивного пластического формоизменения. Следовательно, нет необходимости в процессе штамповки полых деталей перемещать материал с периферийных участков трубной заготовки в очаг пластической деформации. Так, при формообразовании тройников величина меньшей оси эллипсообразного поперечного сечения не превосходит диаметра отвода тройника, а большая ось эллипсообразного поперечного сечения трубной заготовки ориентирована в сторону полости штампуемого отвода. Поэтому в результате последующего силового воздействия на боковую поверхность трубной заготовки материал перемещается в отвод тройника по кратчайшему пути с наименьшим перегибом и утонением.The flattening of the tubular billet to give it an elliptical cross-section immediately before the shaping operation contributes to the concentration of the excess volume of the material in the zone of intense plastic shaping. Therefore, there is no need to move the material from the peripheral sections of the pipe billet to the center of plastic deformation during the stamping process of hollow parts. Thus, during the formation of tees, the smaller axis of the ellipsoidal cross section does not exceed the diameter of the branch of the tee, and the large axis of the ellipsoidal cross section of the tube stock is oriented towards the cavity of the stamped branch. Therefore, as a result of subsequent force action on the lateral surface of the pipe billet, the material moves to the tee outlet along the shortest path with the least kink and thinning.

Если меньшая ось эллипсообразного поперечного сечения трубной заготовки равна по величине диаметру отвода тройника, то сам отвод по окончании процесса формообразования будет иметь круглое поперечное сечение, а боковая поверхность тройника получит плоскую огранку в местах контакта со стенками штампа. В том случае, если меньшая ось эллипсообразного поперечного сечения трубной заготовки меньше диаметра штампуемого отвода тройника, то по окончании процесса формообразования огранку получит как боковая поверхность тройника, так и штампуемый отвод. При этом ведение процесса формообразования в таком варианте является более предпочтительным, так как исключается трение поверхности штампуемого отвода о стенки соответствующей полости штампа, что способствует получению большей высоты отвода тройника без разрушения материала. При необходимости огранка устраняется введением последующей калибровочной операции. Если же в процессе последующего монтажа тройника в систему трубопроводов необходимо иметь плоские участки на боковой поверхности под ключ, то калибровку не проводят. Таким образом наряду с повышением качества и расширением технологических возможностей при штамповке тройников за счет направленного перемещения материала трубной заготовки кратчайшим путем повышается удобство монтажа отштампованных тройников при их последующей сборке в трассу за счет получения на боковой поверхности плоской огранки под ключ.If the smaller axis of the ellipsoidal cross section of the tube stock is equal in size to the diameter of the branch of the tee, then the branch itself will have a circular cross section at the end of the shaping process, and the side surface of the tee will receive a flat facet at the points of contact with the walls of the stamp. In that case, if the smaller axis of the ellipsoidal cross section of the tube stock is smaller than the diameter of the tee to be taped, then at the end of the shaping process, both the side surface of the tee and the stamped tap will receive a cut. Moreover, the formation process in this embodiment is more preferable, since friction of the surface of the stamped elbow against the walls of the corresponding die cavity is eliminated, which contributes to obtaining a greater tee outlet height without destroying the material. If necessary, the cut is eliminated by the introduction of a subsequent calibration operation. If, during the subsequent installation of the tee into the piping system, it is necessary to have flat sections on the turnkey side surface, then calibration is not carried out. Thus, along with improving the quality and expanding technological capabilities when stamping tees due to the directional movement of the material of the pipe billet, the easiest way is to mount the stamped tees during their subsequent assembly into the track by obtaining a turn-key facet on the side surface.

Перед формообразованием полуфабрикатов переходников сплющивают трубную заготовку до придания ей эллипсообразного поперечного сечения таким образом, чтобы меньшая ось последнего была равна по величине диаметру меньшего отвода готового переходника. В результате по окончании процесса формообразования меньший отвод будет иметь круглое поперечное сечение, а больший отвод получит плоскую огранку, устраняемую последующей калибровочной операцией. Отштампованный полуфабрикат переходника разрезают перпендикулярно продольной оси на два одинаковых переходника.Before shaping the semi-finished products of the adapters, flatten the tube stock to give it an elliptical cross-section so that the smaller axis of the latter is equal in magnitude to the diameter of the smaller outlet of the finished adapter. As a result, at the end of the shaping process, the smaller branch will have a circular cross section, and the larger branch will receive a flat facet that can be eliminated by the subsequent calibration operation. The stamped semi-finished adapter is cut perpendicular to the longitudinal axis into two identical adapters.

Заявленным способом можно получать переходники с коэффициентами разнопроходности, превышающими известные, так как исключается трение поверхности большего отвода о стенки полости штампа, следовательно, утонение материала в процессе штамповки сводится к минимуму. Тем самым повышается качество и расширяются технологические возможности при получении переходников.By the claimed method, it is possible to obtain adapters with multiple-pass coefficients exceeding the known ones, since friction of the surface of the larger bend against the walls of the die cavity is excluded, therefore, thinning of the material during stamping is minimized. Thus, the quality is improved and technological capabilities are expanded upon receipt of adapters.

На фиг.1 показано сплющивание трубной заготовки перед формообразованием до придания ей эллипсообразного поперечного сечения;Figure 1 shows the flattening of the tubular billet before shaping to give it an elliptical cross-section;

на фиг.2 - схема силового воздействия на трубную заготовку в процессе формообразования полой детали;figure 2 is a diagram of the force acting on the tube stock in the process of forming a hollow part;

на фиг.3 - формообразование тройников из предварительно сплющенной трубной заготовки;figure 3 - the formation of tees from a pre-flattened pipe billet;

на фиг.4 - разрез по А-А фиг.3;figure 4 is a section along aa figure 3;

на фиг.5 - схема силового воздействия на тройник при его калибровке;figure 5 is a diagram of the force on the tee during calibration;

на фиг.6 - калибровка тройника в калибровочном штампе;figure 6 - calibration of the tee in the calibration stamp;

на фиг.7 - отштампованный тройник из трубной заготовки, у которой меньшая ось эллипсообразного поперечного сечения равна по величине диаметру отвода тройника;Fig.7 - stamped tee from a pipe billet, in which the smaller axis of the elliptical cross-section is equal in magnitude to the diameter of the outlet of the tee;

на фиг.8 - отштампованный тройник из трубной заготовки, у которой меньшая ось эллипсообразного поперечного сечения меньше диаметра отвода тройника;on Fig - stamped tee from a pipe billet, in which the smaller axis of the elliptical cross-section is less than the diameter of the branch of the tee;

на фиг.9 - формообразование полуфабрикатов переходников из предварительно сплющенной трубной заготовки;figure 9 - shaping of semi-finished adapters from a pre-flattened tube billet;

на фиг.10 - разрез по В-В фиг.9;figure 10 is a section along bb In figure 9;

на фиг.11 - отштампованный полуфабрикат переходника из трубной заготовки, у которой меньшая ось эллипсообразного поперечного сечения равна по величине диаметру меньшего отвода готового переходника;figure 11 is a stamped prefabricated adapter from a pipe billet, in which the smaller axis of the elliptical cross-section is equal in magnitude to the diameter of the smaller outlet of the finished adapter;

на фиг.12 - схема силового воздействия на полуфабрикат переходника при его калибровке.Fig.12 is a diagram of the force effect on the semi-finished product of the adapter during calibration.

Способ осуществляют следующим образом. Перед формованием сплющивают трубную заготовку 1 до придания ей эллипсообразного поперечного сечения 2, величина меньшей оси 3 которого не превосходит диаметра d меньшего отвода 4 готовой полой детали 5. Устанавливают сплющенную трубную заготовку 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 в ручей 6 штампа 7 так, чтобы большая ось 8 эллипсообразного поперечного сечения 2 была ориентирована в зону развитых пластических деформаций, т.е. в сторону полости 9 штампуемого отвода 10. Путем приложения усилия Р на боковую поверхность 11 трубной заготовки 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 формуют полую деталь 5, имеющую плоскую огранку 12 в местах контакта со стенками 13 штампа 7. При необходимости калибруют боковую поверхность 14 и отвод 10 готовой полой детали 5 одновременным приложением калибрующего усилия P_l и внутреннего давления q в калибровочном штампе 15.The method is as follows. Before molding, flatten the tube stock 1 to give it an elliptical cross-section 2, the smaller axis 3 of which does not exceed the diameter d of the smaller outlet 4 of the finished hollow part 5. Install a flattened tube blank 1 with an ellipsoid cross-section 2 in the stream 6 of stamp 7 so that a large axis 8 of an ellipsoidal cross section 2 was oriented to the zone of developed plastic deformations, i.e. in the direction of the cavity 9 of the stamped branch 10. By applying a force P to the side surface 11 of the tube stock 1 with an elliptical cross-section 2, a hollow part 5 is formed having a flat facet 12 at the points of contact with the walls 13 of the stamp 7. If necessary, calibrate the side surface 14 and the branch 10 of the finished hollow part 5 by the simultaneous application of a calibrating force P _l and internal pressure q in the calibration stamp 15.

Пример 1. Из трубной заготовки 1 наружным диаметром 60 мм с толщиной стенки 1,0 мм и длиной 92 мм из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т формуют неравнопроходный тройник диаметром 50 мм, с толщиной стенки 1,0 мм, с диаметром отвода d=32 мм и высотой отвода 10 мм. Для этого в специальном приспособлении, устанавливаемом на пресс П 6324Б (на чертеже не показано), перед формованием сплющивали трубную заготовку 1 диаметром 60 мм до придания ей эллипсообразного поперечного сечения 2, большая ось 8 которого равнялась 78 мм, а меньшая ось 3-32 мм. Предварительно сплющенная трубная заготовка 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 заполнялась сплавом Вуда и после его затвердевания устанавливалась в ручей 6 штампа 7 так, чтобы большая ось 8 эллипсообразного поперечного сечения 2 была ориентирована в сторону полости 9 штампуемого отвода 10. Формовали готовую полую деталь 5 в виде тройника путем приложения воздействия усилием Р=205 кН на боковую поверхность 11 трубной заготовки 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2.Example 1. From a pipe billet 1 with an outer diameter of 60 mm with a wall thickness of 1.0 mm and a length of 92 mm from non-corrosive steel 12X18H10T, an unequal tee is formed with a diameter of 50 mm, with a wall thickness of 1.0 mm, with an outlet diameter of d = 32 mm and a branch height of 10 mm. To do this, in a special device installed on the press P 6324B (not shown in the drawing), prior to molding, the tube billet 1 was flattened with a diameter of 60 mm to give it an elliptical cross-section 2, the major axis 8 of which was 78 mm, and the smaller axis 3-32 mm . The pre-flattened tube billet 1 with an ellipsoidal cross-section 2 was filled with Wood's alloy and, after hardening, was installed in the stream 6 of the die 7 so that the major axis 8 of the ellipsoidal cross-section 2 was oriented towards the cavity 9 of the stamped branch 10. The finished hollow part 5 was formed in the form tee by applying the force P = 205 kN to the side surface 11 of the tube stock 1 with an elliptical cross-section 2.

По окончании процесса формообразования отвод 10 готовой полой детали 5 в виде тройника имел круглое поперечное сечение, а боковая поверхность 14 готовой полой детали 5 получила плоскую огранку 12. Для устранения последней помещали полую деталь 5 в калибровочный штамп 15 и одновременно прикладывали калибрующее усилие Р_l=350 кН с внутренним давлением наполнителя q=8 кН/см². Боковая поверхность 14 отштампованного неравнопроходного тройника имела круглую форму поперечного сечения. Максимальное утолщение материала в зоне, противолежащей отводу 10, составило 9%, а утонение в вершине отвода 10-6%. Таким образом неравнопроходный тройник имел минимальную разнотолщинность, высоту отвода, достаточную для последующего применения автоматической сварки, что свидетельствует о его высоком качестве и расширении технологических возможностей получения подобных полых деталей.At the end of the shaping process, the outlet 10 of the finished hollow part 5 in the form of a tee had a circular cross section, and the side surface 14 of the finished hollow part 5 received a flat facet 12. To eliminate the latter, the hollow part 5 was placed in a calibration stamp 15 and at the same time a calibrating force P _l = 350 kN with an internal filler pressure q = 8 kN / cm ² . The lateral surface 14 of the stamped uneven tee had a circular cross-sectional shape. The maximum thickening of the material in the area opposite the branch 10 was 9%, and the thinning at the top of the branch was 10-6%. Thus, the unequal tee had a minimal thickness difference, the height of the branch, sufficient for the subsequent use of automatic welding, which indicates its high quality and the expansion of technological capabilities for producing such hollow parts.

Пример 2. Из трубной заготовки 1 наружным диаметром 60 мм с толщиной стенки 1,0 мм и длиной 100 мм из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т формуют полуфабрикат переходника с диаметром отвода 10, равным 50 мм, диаметров меньшего отвода 4 d=32 мм и толщиной стенки 1,0 мм. Для этого в специальном приспособлении, устанавливаемом на пресс П6324Б (на чертеже не показано), сплющивали трубную заготовку 1 диаметром 60 мм до придания ей эллипсообразного поперечного сечения 2, большая ось 8 которого равнялась 78 мм, а меньшая ось 3 - 32 мм. Предварительно сплющенная трубная заготовка 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2 заполнялась сплавом Вуда и после его затвердевания устанавливалась в ручей 6 штампа 7 так, чтобы большая ось 8 эллипсообразного поперечного сечения 2 была ориентирована в сторону полости 9 штампуемого отвода 10. Формовали полую деталь 5 в виде полуфабриката переходника путем приложения воздействия усилием Р=230 кН на боковую поверхность 11 трубной заготовки 1 с эллипсообразным поперечным сечением 2. По окончании процесса формообразования меньший отвод 4 готовой полой детали 5 в виде полуфабриката переходника имел круглое поперечное сечение, а штампуемый отвод 10 получил плоскую огранку 12. Для устранения последней помещали полую деталь 5 в виде полуфабриката переходника в калибровочный штамп (на чертеже не показан) и прикладывали калибрующее внутреннее давление наполнителя q=17 кН/см². Отвод 10 полой детали 5 в виде полуфабриката переходника имел круглую форму. Отштампованный полуфабрикат переходника разрезали перпендикулярно продольной оси на два одинаковых переходника. Максимальное утонение переходника в зоне отвода 10 составило 11%. Таким образом, переходники имеют минимальную разнотолщинность, что свидетельствует об их высоком качестве. Полученный коэффициент разнопроходности переходника, равный

позволяет расширить технологические возможности штамповки переходников и существенно (на 25-30%) повысить ресурс трубопроводных магистралей, при монтаже которых подобные полые детали будут применяться.Example 2. From a tube billet 1 with an outer diameter of 60 mm with a wall thickness of 1.0 mm and a length of 100 mm from corrosion-resistant steel 12X18H10T, a semi-finished adapter is formed with an outlet diameter of 10 equal to 50 mm, a smaller outlet diameter of 4 d = 32 mm and a thickness walls 1.0 mm. To do this, in a special device installed on the P6324B press (not shown in the drawing), the tube billet 1 was flattened with a diameter of 60 mm to give it an elliptical cross section 2, the major axis 8 of which was 78 mm, and the smaller axis 3 was 32 mm. The pre-flattened tube billet 1 with an ellipsoidal cross-section 2 was filled with Wood's alloy and, after hardening, was installed in the stream 6 of the die 7 so that the major axis 8 of the ellipsoidal cross-section 2 was oriented towards the cavity 9 of the stamped branch 10. The hollow part 5 was formed as a semi-finished product adapter by applying a force of P = 230 kN to the side surface 11 of the tube billet 1 with an elliptical cross-section 2. At the end of the forming process, a smaller branch 4 the hollow part 5 in the form of a semi-finished adapter had a circular cross section, and the stamped branch 10 received a flat facet 12. To eliminate the latter, the hollow part 5 in the form of a semi-finished adapter was placed in a calibration stamp (not shown in the drawing) and calibrated internal filler pressure q = 17 kN / cm ² . Branch 10 of the hollow part 5 in the form of a semi-finished adapter had a circular shape. The stamped prefabricated adapter was cut perpendicular to the longitudinal axis into two identical adapters. The maximum thinning of the adapter in the discharge zone 10 was 11%. Thus, the adapters have a minimum thickness difference, which indicates their high quality. The resulting coefficient of the multipass adapter equal to

allows to expand the technological capabilities of stamping adapters and significantly (25-30%) increase the resource of pipelines, during the installation of which similar hollow parts will be used.

Claims

A method of forming hollow parts, including forming a part from a tube stock by force acting on the side surface of the latter, characterized in that before forming the tube blank is flattened to give it an elliptical cross-section, the smaller axis of which does not exceed the diameter of the smaller outlet of the finished part, and after molding if necessary, calibrate the side surface and bends of the finished part.